前言 靈魂深處的科學

我是在探訪亞利桑那州大峽谷歸來兩天后寫下這篇“前言”的。那里有著令人窒息的奇景（有人可能會覺得“令人窒息”一詞不如“嘆為觀止”恰當，但是我不這么認為）。對于很多美洲土著部落來說，大峽谷是一個神圣的地方。從哈瓦蘇派人（Havasupai）到祖尼人（Zuni），無數印第安部族的起源神話都源于此。這里也是霍皮族（Hopi）先人的安息之地。如果一個人必須選擇信仰某種宗教，那么大峽谷就是我的選擇。

在大峽谷探訪的一個晚上，我在深沉的夜色里沿著它的南緣散步，在一處低墻上躺了下來，凝望著天上的銀河。看著它，我就好像是在回望過去，欣賞著10多萬年前在遙遠世界里上演的一幕話劇，因為進入我的瞳孔并激發視網膜的光線，是10多萬年前發出來的。第二天，黎明時分，我又回到了前一晚來過的地方，當我意識到自己在黑暗中躺臥的地方時禁不住全身顫抖，覺得一陣陣眩暈。我低頭看著腳下大峽谷的深處，再一次浮想聯翩。這一次，我仿佛穿越了20多億年，回到了銀河之路映照下的、地球上的微生物剛開始蠕動的時代。如果霍皮人祖先的靈魂真的安息在雄偉的巨石之下，那么那陣陣天籟也許是他們的呼吸與三葉蟲、海百合、腕足動物、箭石、菊石，甚至恐龍的化石發出的聲浪匯合而成的。

綿延數千米的峽谷地層記錄了漫長的漸進進化歷史。在進化過程中的某個時間點上，被我們稱為“靈魂”的東西是不是突然出現的，就像一盞燈突然被打開了一樣？或者換一種說法，“靈魂”會不會悄悄潛入這個世界：在蠕蟲中出現了不到1/1000個靈魂，腔棘魚中出現了1/10個靈魂，眼鏡蛇中出現了1/2個靈魂……最后，人類身上有了完整的靈魂，甚至有了貝多芬或曼德拉那樣偉大的靈魂？又或者，討論靈魂本身就是一件愚不可及的事情？

不是的，如果你是指某一個完全主觀的、絕對個人意義上的東西的話。每一個人都知道自己有這種意義上的“靈魂”，即使像許多現代思想家極力主張的那樣，它僅僅是一種幻象。對此，達爾文主義者的解釋是，之所以會有這種幻象，是因為它能夠提供一個連貫的單一目標，對我們的生存有幫助。

我們比較熟悉的是視覺幻象，比如奈克爾立方體（Necker Cube，見圖0-1）。

或者彭羅斯不可能三角（Penrose Impossible Triangle，見圖0-2）。

又或者空心面具（Hollow Mask）幻象，都可以證明我們看到的“現實”其實是大腦中構建出來的。奈克爾立方體在紙面上呈現出的二維線條，同時與三維立方體的兩種替代結構相兼容，而且我們的大腦會依次采用兩種模型。這種交替是明顯可感知的，而且其頻率是可測量的。彭羅斯不可能三角呈現在紙上的線條模式則與現實世界中的任何物體都不兼容。在一定意義上，這些幻象是在“挑逗”大腦的模型構建“軟件”，從而也就證明了這種軟件的存在。

同樣，這種軟件也構建出了關于人格同一性的有用幻象，即眼睛后面“住”著一個“我”。這個“我”擁有自由意志，是做出決策的“行為主體”。“我”有統一的人格或個性，能夠追求自己的目標、感受各種各樣的情緒。人格建構是從兒童早期成長階段開始，逐步進行——也許是通過將原先孤立的不同碎片拼接起來而實現的。某些心理障礙被歸因于“人格分裂”，即碎片拼接失敗。有的人認為，嬰兒的自我意識逐漸成長，是更長的進化時間尺度上類似的發展的鏡像。這種推測并非全無道理，舉例來說，一條魚的基本感覺會不會與人類嬰兒的水平相當？

我們也可以推測靈魂是如何進化的，但只有當我們用“靈魂”這個術語來表示建構“自我”的內在模型時，才可以進行這種推測。如果用“靈魂”一詞來表示身體死亡后仍然留存于世的某種東西，那么就完全是另外一回事了。人格同一性是大腦生理活動涌現的結果，當大腦死亡后，它必定會分崩離析，最終重歸被建構出來之前的破碎虛空。對于“靈魂”，確實有一種詩意的用法，而且我也樂于采用相關的表達。我早期的一本文集《魔鬼的牧師》（A Devil’s Chaplain）中收錄了我用這種筆法寫的一篇文章，在其中，我用了很多這類詞匯贊頌一位偉大的老師——F. W.桑德森（F. W. Sanderson），他在我還沒有出生前就已經在擔任我母校的校長了。盡管有被誤解的風險，我還是想提一下桑德森的“精神”和“幽靈”：

他（桑德森）的精神永存于昂德爾公學。他的繼任者是肯尼斯·費希爾（Kenneth Fisher）。有一次，費希爾正在主持校務會議，突然聽到了幾聲膽怯的敲門聲，一個小男孩走進來對費希爾說：“先生，您快去看一看，河邊飛來了一群黑色燕鷗呢。”費希爾一聽這話，立即果斷地對校務委員會的其他成員說：“我們等一下再開會吧。”說著，他馬上站起來，從門后拿起雙筒望遠鏡，陪伴那個小小的鳥類學家一起騎車去觀鳥了。見此情景，人們不禁想到：桑德森的幽靈——一個神態溫和、面色紅潤的幽靈，正微笑著陪伴在他們身邊。

在同一篇文章中，在描述我自己受教育過程中的另一個場景時，我又提到了桑德森的“幽靈”。文章寫的是一位以戲劇性的方式教導我們承認無知的價值的科學老師約安·托馬斯（Ioan Thomas），他因為仰慕桑德森所以選擇了來昂德爾公學任教（因為太年輕，所以他沒能見到桑德森本人）。托馬斯提出了一個問題，然后挨個問我們知不知道答案。我和其他同學不斷地猜測，到最后，我們的好奇心被完全激起，所有人都大聲嚷著（“先生！先生！”）請他告訴我們正確的答案。托馬斯有意沉默了好一會兒，然后緩慢地、一字一頓地說道：“我不知道！我……不……知……道！”

在那一刻，桑德森慈父般的面容再一次出現在教室的角落里，我們永遠都不會忘記這堂課。后來我認識到，重要的并不是事實，而是怎樣才能發現事實、怎樣去思考它們。這才是真正意義上的教育，與當今瘋狂的考試文化截然不同。

閱讀這些文章的讀者會不會誤解桑德森的精神依然“活著”，他神態溫和、面色紅潤的“幽靈”仍然在游蕩，他的面容真的在角落里微笑？我相信不會。盡管許多人確實急切地渴望我的讀者會有這種誤解。

對于現在這本文集，我必須承認，它也存在著同樣的風險。許多人一看到它的英文標題，就會急切地問“Science in the Soul”到底是什么意思？

這是一個必須回答的問題。不過，在正面回答這個問題之前，請允許我先講一點兒其他事情。我認為，現在是將諾貝爾文學獎授予科學家最好的時機。但是很可惜，一個非常糟糕的先例是：與其說獲得諾貝爾文學獎的亨利·伯格森（Henry Bergson）是一位真正的科學家，還不如說他是一個神秘主義者。對伯格森的學說至關重要的“生命沖動”（élan vital）概念，被朱利安·赫胥黎（Julian Huxley）用“火車頭動力”（élan locomotif）這個戲仿概念諷刺得體無完膚。我們在這里得認真地問一句，為什么諾貝爾文學獎沒有頒發給真正的科學家呢？比如，誰能否認卡爾·薩根（Karl Sagan，雖然他已經不可能接受任何獎項了）的作品無愧于諾貝爾文學獎呢？誰能否認他足以與任何一個偉大的小說家、歷史學家和詩人相提并論呢？洛倫·艾斯利（Loren Eiseley）呢？劉易斯·托馬斯（Lewis Thomas）呢？彼得·梅達沃（Peter Medawar）呢？斯蒂芬·杰伊·古爾德（Stephen Jay Gould）呢？雅各布·布魯諾斯基（Jacob Bronowski）呢？達西·湯普森（D’Arcy Thompson）呢？

不管我們可能“提名”的特定作家的優點是什么，科學本身難道不值得最優秀的作家奉獻終身嗎？它所做到的不僅僅是激發人們創作偉大的文學作品。不管到底是什么品質使得科學能夠如此——使得那些獲得諾貝爾獎的偉大詩歌和小說得以問世，我們這里不是有一個很好的方法來解釋“靈魂”的意義了嗎？

“有靈性”是另一個可以用來描述卡爾·薩根式的科學文學作品的形容詞。人們普遍認為，物理學家比生物學家更有可能認定自己為有宗教信仰者。這方面甚至有來自英國皇家學會和美國國家科學院的統計證據。但是經驗告訴我們，只要進一步向這些精英科學家求證，你就會發現，即使是信奉某種宗教的那10%的人，在大多數情況下，也都沒有任何超自然的信仰。他們不信奉任何創世者，也不對來世抱任何期望。他們所擁有的只是一種“靈性”意識。他們喜歡的，其實只是一句看似陳詞濫調的“敬畏和驚嘆”。但是誰又能責怪他們呢？就像我在這本文集中所寫的那樣，他們可能會引用印度偉大天體物理學家蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）的話，說那是一種“面對壯美身心俱顫”的感受。或者像美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒（John Archibald Wheeler）所說：

它背后必定有一種非常簡單、優美的思想，當我們真正理解它時——這可能需要10年、100年，甚至1000年，我們肯定會對彼此說，怎么可能不是這樣呢？我們以前怎么會那么盲目呢？

愛因斯坦本人也說得非常清楚：盡管他自己是“屬靈”的，但是他并不相信任何人格化的神。他說：

當然，你所讀到的關于我有宗教信仰的說法都是謊言。這是一個被系統地重復著的謊言。我不相信人格化的神，我從來都沒有否認過這一點，相反，我早就非常清楚地表明過這個立場。如果說在我內心深處真的有什么可以稱為宗教的東西的話，那就是對科學所揭示的這個世界的結構的無限敬仰。

在另一個場合，愛因斯坦又說：

我是一個充滿宗教感情的非信教者（deeply religious nonbeliever）——這在一定意義上也可以說是一種新的宗教信仰。

盡管我不會直接用愛因斯坦所用的這個短語（“充滿宗教感情的非信教者”）來稱呼自己，但是確實，正是在這種“充滿宗教感情的非信教者”的意義上，我認為自己是一個“屬靈”的人。也正是因為如此，我毫不抱歉地在這個文集的英文書名中使用了“Soul”（靈魂）一詞。

科學既妙不可言又必不可少。對于靈魂而言，科學是妙不可言的，例如，站在大峽谷的南緣就可以沉思深邃的時空。科學更是必不可少的，無論是為了社會、為了人類的福祉，還是為了近期的生活和長遠的未來。這本文集收錄的文章，同時反映了這兩個方面。

我長大成人后，一直在從事科學教育工作。這里收錄的大部分文章都是我在擔任查爾斯·西蒙尼“公眾理解科學”教授期間撰寫的。在推動科學發展的過程中，我長期以來一直致力于倡導我所稱的“卡爾·薩根學派”的核心思想：要弘揚科學充滿遠見、富有詩意的一面，要讓科學激發想象，而不要讓科學受“不粘鍋學派”思想的束縛。這里所說的“不粘鍋學派”指的是這樣一些人，他們傾向于用種種說辭來為科學研究辯護：太空探索雖然費用高昂，但是它的許多副產品，比如不粘鍋不就很有用嗎？這種對科學的辯護實在有不如無，就像如下對音樂的辯護一樣既蹩腳又無力：拉小提琴能夠鍛煉手臂肌肉！這其實是在很大程度上貶低、消解了科學的價值與意義。也許有人會說，我在這里的諷刺可能有點兒夸大其詞了，但是不這樣講不足以表達我對科學的浪漫的偏愛。要想證明太空探索的合理性，我寧愿援引亞瑟·克拉克（Arthur Clarke）所贊美的、約翰·溫德姆（John Wyndham）所稱的“向外擴張的沖動”。正是這種沖動，驅使著麥哲倫、哥倫布和達·伽馬去探索未知的大陸。但是話說回來，不粘鍋這種類比確實也過分貶低了我所“詆毀”的這個學派的思想。事實上，我現在也越來越重視科學在社會中的實踐價值了，這本文集中收錄的許多文章也都涉及了這一點。科學對我們的日常生活來說確實很重要；而且，在使用“科學”一詞的時候，我指的不僅是科學事實，同時還包括科學的思維方式。

我是在2016年11月寫下這些的。那是黯淡的一年中最黯淡的一個月份，當時，“大門口的野蠻人”（barbarians at the gates）這個短語風行一時。這實在是個諷刺。在大門之內，英語世界兩個人口較多的國家都在2016年遇到了問題，但是這種問題一定意義上可以說是內發性的。這不是因為地震或軍事政變而發生的，而是通過民主程序催生的。在這種時刻，理性比以往任何時候都更加需要站到舞臺中心來。

我當然不是要貶低情感的作用——我熱愛音樂、文學和詩歌，我渴望人性的溫暖（無論是從心理上還是從生理上），但我認為情感應該“恪守它的本分”。政治決策、國家決策，以及關于一切事關未來的事務的政策，都應該是對所有備選方案及其可能的后果以及相關證據進行認真思考、理性推理、審慎決斷的結果。即使那些本能的感覺和情緒不是出自仇外心理、重男輕女傾向以及其他盲目的偏見（那是一片時刻翻騰著毒液的暗黑水域），也應該被排除在投票站之外。很長一段時間以來，這種陰暗的情緒一直隱藏在水面之下。但在2016年，大西洋兩岸的政治運動使得它們浮出了水面。

對于科學家個人來說，無論內心的信仰是什么，科學本身都只能通過嚴格遵守客觀價值觀發揮作用。客觀的科學真相是存在的，科學家的任務就是揭示真相。針對個人偏見、認知偏差、在事實發生前就對事情做出預先判斷的傾向……科學界早就制定了嚴格的預防措施。重復實驗、雙盲實驗排除了科學家渴望自己的觀點被證明正確的愿望的影響。事實上，在科學界更值得贊揚的是假說被證明是錯誤的。在紐約得到的實驗結果可以在新德里的實驗室加以復制，因為我們知道無論科學家的地理位置、文化差異、歷史傳統如何，科學結論都應該是相同的。像神學這樣的學科卻很難這樣說。哲學家們輕松愉快地討論著所謂的“歐陸哲學”和作為其對立面的“分析哲學”，美國或英國的大學的哲學系可能會招聘一位“精通大陸傳統”的哲學教授。但如果化學系的招聘廣告上寫著“求職者必須精通歐陸化學”，生物學系的招聘廣告上寫著“求職者必須精通生物學中的東方傳統”這樣的字句，你能想象這樣的情景嗎？但是哲學系的招聘廣告就可以堂而皇之地這樣寫。這說明科學的某些價值，可能是哲學無法具備的。

從科學的浪漫和“向外擴張的沖動”開始，我逐漸轉向探索科學的價值觀和科學的思維方式。有些人可能認為，把科學知識的實踐用處放到最后討論有點兒奇怪，但這種排序確實反映了我個人的優先次序。毫無疑問，疫苗、抗生素和麻醉藥物等醫療手段確實非常重要，但是它們的重要性早就眾所周知，因此，無須在此專門加以討論。氣候變化和對抗生素的耐藥性的達爾文式進化也是如此。而且，即使是現在提出最嚴厲的警告也很可能有點兒太晚了。我將在這里再一次提出針對一個不那么直接、不那么知名的危險的警告。這個警告完整地結合了本書的三個主題：科學地探索外部世界的渴望、科學的有用性和科學的思維方式。我指的是地球與大型地外物體發生災難性碰撞這種幾乎不可避免的危險，其中一種可能是（盡管它并不是最明顯的一種）在木星引力的影響下，小行星帶上的某顆行星偏離軌道，擊中地球。

恐龍的滅絕就是因為來自太空的物體對地球的撞擊；這種撞擊，或遲或早，肯定會再一次發生。現在有很多有力的證據表明，6600萬年前一顆巨大的隕石或彗星擊中了尤卡坦半島。合理的推測是，這個物體因其巨大的質量（它像一座大山一樣大）和速度（可能達到了每小時65000千米），產生了相當于數十億個原子彈一起爆炸的能量。這種撞擊的初始影響是灼熱的溫度和大規模的爆炸，隨后是持續數十年之久的“核冬天”。這些事件殺死了所有非鳥類恐龍，還包括翼龍、魚龍、蛇頸龍、菊石，以及大多數魚類和許多其他生物。對我們來說幸運的是，一些哺乳動物幸存了下來，而這或許是因為它們在相當于地下掩體的洞穴中冬眠而逃過一劫。

同樣規模的災難仍在威脅著地球，但是沒有人知道到底會在什么時候大禍臨頭，因為這種撞擊隨時可能發生。有人說間隔時間越長，新的撞擊就越有可能發生，但是這種觀點實際上并沒有太多依據。這種撞擊有可能發生在我們的有生之年（似乎不太可能，因為兩次巨型撞擊之間的平均間隔時間大約是一億年）。但即使是較小的小行星也非常危險，它們足以摧毀像日本廣島這樣的城市。平均來說，這種撞擊每一兩個世紀就會發生一次。我們之所以不擔心，原因是我們這個星球表面大多數地方都是無人居住的。而且小行星不會定期撞擊地球，所以你不可能看著日歷說：“哎呀，下一次小行星撞擊的時間又要到了。”

關于這個領域的建議和信息，我要感謝著名的宇航員拉塞爾·施韋卡特（Rusty Schweickart），他是提倡認真對待這種風險并采取適當預防措施的最高調的倡導者。那么，我們可以做些什么呢？不妨假想一下，如果恐龍有望遠鏡、工程師和數學家，它們會做些什么？

第一項任務是偵測向地球飛來的物體。這里所用的“飛來”一詞可能會導致一些人誤解這個問題的性質。它們并不像直奔我們而來的、不斷加速的子彈。地球和小行星都在沿著橢圓形軌道繞著太陽旋轉。在檢測到一顆脫離了正常軌道的小行星后，我們需要測定它的軌道——得到的數據越多、越精確，對軌道的預測就越準確，然后提前幾十年計算出，小行星的軌道在未來會不會與地球的軌道交匯。一旦檢測到小行星并將其軌道精確地繪制出來，剩下的就是數學計算了。

月球表面的累累“痘印”告訴我們，如果地球失去了大氣層的保護，將會遭到小行星何等程度的蹂躪！那絕對是一個極其令人不安的圖景。各種直徑的月球隕石坑的統計分布，都在告訴我們那里曾經發生過什么，同時提供了一個基準，可以用來估計我們提前發現小行星的可能性。

小行星越大，就越容易提前探測到。由于比較小的小行星（包括那些足以摧毀一整座城市的“很小”的小行星在內）是很難提前發現的，所以在它們撞擊地球之前，我們完全有可能不會得到警告。因此，我們需要提高探測小行星的能力，這意味著我們需要增加廣角監視望遠鏡的數量，包括不受地球大氣層引起的失真的影響的紅外望遠鏡。

如果紅外望遠鏡觀測到一顆危險的小行星，認定它的軌道最終會與地球的軌道相交，我們又該怎么做呢？我們需要做的事情是改變小行星的運行軌道：加快它的速度，以使它進入一個更大的軌道，即讓它到得晚一些，這樣就不會撞上地球了；或者放慢小行星的速度，使它的軌道縮小（從而讓它轉得快一些，這樣也不會撞上地球）。令人驚訝的是，無論從哪個方面入手，只要略微改變小行星的速度就足夠了，即讓它每小時的速度加快或減慢40米即可。即使是在不使用高爆炸藥的情況下，我們也可以利用現有的其他技術去實現這一目標。當然，這些技術與歐洲航天局的“羅塞塔任務”（Rosetta mission）不無關系。“羅塞塔任務”的內容是在2004年發射一個航天器，它將在12年后在一顆彗星上著陸。現在你應該知道了，當我談到將極富想象力的向外擴張的沖動與科學的有用性以及科學的思維方式結合起來時，會是怎樣一種景象了吧。這個具體的例子闡明了科學思維方式的一個特點，那也正是我們可以稱為靈魂深處的科學的一種美德。除了科學家之外，又有誰能準確預測未來10萬年將發生的世界性災難的確切時刻，并制訂完善的計劃來積極應對呢？

本文集收錄的這些文章寫作的時間跨度很大，但我發現現在仍然幾乎不用進行任何改動。我本可以把它們最初發表時的日期全部刪掉，但最后還是沒有這樣做。這些文章中，有一些是我在特殊場合下發表的演講，例如在展覽開幕式上或在悼念死者的追思會上，我對此不會做任何改動。這樣做的好處是，可以保留它們內在的直接性。如果從今天的角度加以改寫，那么它們就會失去這種直接性。我增加的內容僅限于注釋和“寫在后面”，其中包括一些簡短的補充和反思；它們與正文，可以視為今天的我與當初寫作這些文章時的我之間的一種對話。

吉莉恩·薩默斯凱爾斯和我選出了34篇散文、演講稿和專欄文章，并將它們分成了7輯。除了直接討論科學的一些文章之外，它們還包括了我對科學的價值、科學史和科學在社會中的作用的反思；若干爭論文章；幾篇預測小品；一些諷刺和幽默作品；以及一些紀念文章（我希望自己并未過分放縱悲傷之情）。每一輯都從吉莉恩·薩默斯凱爾斯撰寫的動人引言開始，因此我無須再在這個方面補充什么。

我和吉莉恩有過爭論：這本文集究竟取什么書名為宜？最后，“Science in the Soul”勝出了。我和吉莉恩都認為它勝過了其他選擇。我從來不相信預兆，但是這一次，我必須承認自己有點兒震驚了。2016年8月，當我為自己的藏書編目時，重新發現了邁克爾·舍默（Michael Shermer）寫的一本非常不錯的書——《科學的靈魂》（The Soul of Science），而且它的扉頁上的獻詞是“謹以此書獻給理查德·道金斯，他使科學有了靈魂”。這種偶然性太令人詫異了，也令我非常快樂。我和吉莉恩不再猶豫：這本書的（英文）書名就定“Science in the Soul”！

我對吉莉恩的感激之情無法言表。此外，我還要感謝環球出版社（Transworld）的蘇珊娜·瓦德森（Susanna Wadeson）和美國企鵝蘭登書屋的希拉里·雷德蒙（Hilary Redmon）對本書的熱情支持和諸多建議。感謝米蘭達·黑爾（Miranda Hale），她憑借自己高超的互聯網專業技能，幫助吉莉恩·薩默斯凱爾斯找回了很多我的幾乎被遺忘的文章。這部文集收錄的文章的時間跨度很長，在此我也要感謝當年我撰寫這些文章時提到、碰到的一些人，我把對他們的致謝放在了注釋中。希望讀者能夠理解，我不可能在這里重復一遍所有致謝。這一點同樣適用于本書的所有引文，你如果有興趣，可以根據注釋去把原著找出來細讀。本書的參考文獻部分還列出了完整的書目供各位參閱。